大面積袋裝砂井軟基加固施工

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新會港天馬作業(yè)區(qū)位于珠江三角洲潭下游的銀洲湖畔，設計的碼頭主體結(jié)構(gòu)為5000t級，泊位二個，長度260m，陸域縱深450m，占地面積約120000m2。港區(qū)地質(zhì)勘探表明，地基土質(zhì)分布比較均勻，除表層1。0m左右耕植土外，接著為8.6m厚的高含水量、高壓縮性、低強度，高含粘性的超軟弱淤泥。第三層為厚約1.0m的貝殼粉砂土；第四層又為7.6m厚的淤泥質(zhì)粘土；以下分別是0.5m厚粘土和3.0m厚粉細砂。往下為擊數(shù)（SPT）大于19擊的含礫粗砂層，再往下土質(zhì)更好。港區(qū)地基土質(zhì)為20m左右深厚的淤泥，含水量高達85.7%，十字板剪切強度僅4Kpa，且港區(qū)淤泥分布深度大致由前方碼頭向后方陸域傾斜，前淺后深，前方相對有利。在這樣大面積超軟弱的淤泥地基上建造碼頭、堆場、倉庫等需作軟基深層處理，以防止施工期軟基沉降緩慢，引起工程完工后仍有較大剩余沉降量，同時不致因加載引起地基失穩(wěn)破壞。這一帶因軟基不當而出現(xiàn)工程質(zhì)量或安全事故是較常見的，就在本工程施工期，河對岸雙水鎮(zhèn)某工程就發(fā)生了一起滑坍事故。因此，設計采用Ф7cm袋裝砂井加砂墊層堆載預壓排水固結(jié)進行軟基加固，目的是通過打設砂井使第二、四層淤泥土排水固結(jié)后，土質(zhì)強度獲得提高、減少工程投產(chǎn)后的沉降，保證工程的正常使用，滿足工程設計要求。
    2、  砂井設計
    設計的袋裝砂井分前、后兩部分，前方碼頭區(qū)位于河堤外，需吹填砂使地面達到+0.5m—1.0m高程后變水上施工為陸上施工。河堤內(nèi)大面積陸域則已通過水羅吹填（砂）使地面平整到了+0.5m標高。設計砂井頂標高亦為+0.5m，砂井打設后可分層分區(qū)填至標高6.0m左右堆載預壓。
    根據(jù)設計布置，碼頭后方的堆場、倉庫、道路等均需作軟基處理，碼頭位置40m范圍需吹填出水面后再加固。港區(qū)倉庫和拆裝箱庫的外墻及防火中心線兩側(cè)各預留2。5m并暫不處理，以利今后樁基礎(chǔ)施工。
    采用Ф7cm袋裝砂井加固軟基，砂井中心距為1.30m，呈正方形布置，堆場、倉庫、道路等不同區(qū)域處理深度不同，從前方大堤內(nèi)側(cè)向后方陸域410m范圍共劃分為18.5m、21.5m及23.7m三種工度砂井區(qū)，設計數(shù)量分別為19萬，35.2萬，39.2萬延米，累計需打設砂進約4.3萬根，94萬延米。 
    按設計要求，軟基加固后即堆載預壓，要求在6.0m標高預壓，原地面的均衡沉降量第一年達到2.5—3.0m，第二年為0.25—0.35m，第三年后即工后沉降控制在0.08—0.10m，承載能力達到設計要求。建設單位要求盡量趕在3個月內(nèi)完成砂井打設，早些堆載預壓；后提出邊打設砂井邊填砂覆蓋，分塊分層填土加載，充分利用預壓荷重，延長預壓排水固結(jié)時間，使沉降盡早完成一些，以時換取金錢，滿足工程投產(chǎn)后使用要求。 
    3、  施工組織 
    根據(jù)工程項目內(nèi)容單一、數(shù)量集中、工期緊迫等特點與要求，選擇專業(yè)軟基施工隊伍承擔任務，工程實行項目經(jīng)理兼技術(shù)主管負責制，現(xiàn)場由技術(shù)人員與管理人員組成精干高效的施工管理機構(gòu)，按項目法進行管理，使工程能保質(zhì)保量按期完成，為后續(xù)工程創(chuàng)造有利條件。 
    首先進行測量放樣，將大面積施工區(qū)域按設計要求劃分不同長度砂井區(qū)，并將暫不處理的區(qū)域劃隔出來。檢查吹填砂層厚度，不符合要求的補砂，盡量使砂層平整密實。施工前現(xiàn)場做好臨時設施和施工組織方案，分派任務，要求各機組負責人，施工員明確各自施工區(qū)域與要求。為使施工現(xiàn)場組織工作有條不紊，開工初先組織2臺砂井機進場，打設18.5m深砂井，機上共配操作工作18—20人，自備2臺75KW發(fā)電機組。待施打砂井較正常后，隨即分批陸續(xù)組織機械設備進場，指定各機組分區(qū)作業(yè)。由于過去廣東地區(qū)軟基處理深度一般在15—18m左右，均很少超過20m，此次需臨時對砂井機調(diào)整井架高度和樁管長度，以促進證機架行走安全平穩(wěn)和具有足夠長的打設能力。由于港區(qū)土質(zhì)松軟、均勻，地層中堅硬夾層較薄，機械上配備的激震器無需更換，在樁管及激震器自重作用下即可插到2/3砂井設計深度，稍有振動即可達到設計標高。由于砂井機重新改裝，23.7m深砂井最遲開工。為趕工期，高峰期菜有8臺砂井機同時施插（其中2臺雙管機）。鑒于短管的機械受聘用制訂設不了超過其樁管長度的砂井，反之，長砂井機打設短砂井時安裝袋裝砂井困難，施工效率低且浪費材料，因而不同規(guī)格的砂井機插完各自的施工區(qū)域后即退場。原考慮每臺單管機一天需完成1500—2000延米，月工作量達5—6萬延米，只需安排4臺砂井機3月內(nèi)即能完成任務的計劃作了適當調(diào)整。 
    在施工中一直將重點放在數(shù)量最大的23.7m深的砂井上。整個工程在施工期內(nèi)自始至終安排專人跟機跟班作業(yè)，解決施工中碰到的各種問題，協(xié)調(diào)各機組間矛盾，掌握質(zhì)量和進度，保證計劃順利實施。但在施工之初，由于要求各機組按區(qū)域施工，按完成的砂井延米數(shù)計酬引起機組間競爭而趕進度，竟致夜間偷工減料行為發(fā)生。該事件發(fā)現(xiàn)前，跟班施工員對夜間進度超過白天的現(xiàn)象引注意，根據(jù)施工記錄和對當天夜間12點前跟班觀察，認為必有異常。于是第二天夜間跟班至12點后再突然返回工地巡查，發(fā)現(xiàn)了有打短井的偷工減料行為，趕緊作出嚴肅處理，將前四天內(nèi)施工砂井補打，防止了一起可能引起嚴重質(zhì)量事故的發(fā)生。為抓好質(zhì)量，教育工人，對機組負責人進行罰款1000元，并要求寫出深刻檢查。同時決定各機組只準在白天至夜間9點前施工，否則不予計理驗收。為準確掌握進度與質(zhì)量，對當天完成的砂井數(shù)量現(xiàn)場清點，并加大抽查頻率；當天施工記錄必須經(jīng)跟班施工員簽字；現(xiàn)場采用人工撥拉砂井檢驗是否短砂井或灌砂是否飽滿。決不能片面追求進度不求質(zhì)量。 
    按劃定的區(qū)域施工打完砂井，現(xiàn)場清點檢查和質(zhì)量驗收。監(jiān)理工程師簽證后，即可填砂覆蓋，交由建設單位安排堆土預壓。采用平行流水作業(yè)使軟基提前進入預壓期，縮短了工序銜接引起的停歇時間。 
    由于現(xiàn)場施工組織得當，有充足的施工設備，嚴格管理，控制作業(yè)時間與進度計劃，同時采取措施調(diào)動各機組積極性，保證了砂井施工較順利進行，在三個月內(nèi)除按設計圖紙要求完成任務外，在陸域后方又吹填擴大了面積，一并作了砂井加固，累計打設砂井約114萬延米。 
    4、  施工質(zhì)量控制 
    港區(qū)土質(zhì)軟弱，為保證砂井打設質(zhì)量，使之起到良好排水作用，施工中一定要嚴格遵守有關(guān)施工技術(shù)規(guī)范和設計圖紙要求。首先是要保證砂袋質(zhì)量。過去由于塑料排水板生產(chǎn)一哄而上，一些廠家采用廢塑料再生做成，脆性大，易拉（折）斷，或破裂，往往樣品質(zhì)量不錯，而大量產(chǎn)品運送工地時質(zhì)量較差，難以保證塑料排水板性能要求。因此，采用袋裝井以避免此問題。施工前一定要對砂袋提出質(zhì)量要求并進行性能檢測，工地按進貨數(shù)量分批抽檢。為了保證軟基處理質(zhì)量，除必須做好“三通一平”外，還要詳細了解地質(zhì)鉆探或軟基試驗資料，了解地下軟弱層、砂層、亞粘土層或亞砂土層的分布情況，以及溝、道路走向。對砂墊層要求有足夠厚度，均勻、連續(xù)、有中、粗砂級配，含泥量應小于5%；場地要求無明顯起伏，控制一定橫向坡度，施工前測出施工插砂井的區(qū)域位置并作好標志，按設計要求定出砂井行列距離，以利于樁管定位，提高工作效率。 
    目前常用的滾筒式砂井機，結(jié)構(gòu)簡單，行走方便，激震力一般為30—50t，靜加壓力10t，最深插孔深度通常不超過20m，整機電氣設備容量60KW ,視場地電力供應情況，可配備發(fā)電機。每柚班勞動力約9人。如土質(zhì)較差，地下無障礙物或硬土層，只用靜力壓打設砂井可防止對淤泥擾動。 
    為保證施工質(zhì)量與進度，工作中應注意幾個問題： 
    （1）考慮砂井兩端頭灌砂打結(jié)需要，砂袋事先要下足材料長度；灌砂要逐段灌滿并用力抖落密實。這種預裝的袋裝砂井便于質(zhì)理檢驗，可防止偷工減料行為。過去一些砂井質(zhì)量問題常發(fā)生在砂袋下料短，灌砂率不夠，達不到要求打設的深度造成排水功能不理想，使軟基加固效果差。
    （2）樁管斷面尺寸應盡量小并有足夠剛度，壁厚一般不少于8mm，圓形或菱形，以減少施插時對土層擾動。為提高效率，軟土導層或超軟土層施工時可使用雙管機。本次施工感到雙管機使用效率并不高，主要是機組人員配備較少，灌砂與裝砂袋入樁管中速度緩慢所致。雙管機最大毛病是，如土層中有硬層或石塊等，一根管難以施插則影響了打設速度。
    （3）比較和總結(jié)過去批設塑料排水板所使用過的許多樁靴，認為薄鐵皮樁靴和鋼筋樁靴加工方便，簡單適用，回帶現(xiàn)象少，淤泥堵管少。但砂井施工較之亦有所區(qū)別。為防止泥漿擠入管仙以至砂井在管上撥時上牽問題，需采用定裝置或生尖活頁瓣式防泥裝置。但究竟使用何種樁靴，應視土質(zhì)，具體各種及試驗情況而定。為使樁靴牽引砂井順利插入土層，必要時還需配合適當?shù)臉额^，根據(jù)樁靴采用不同樁頭，達到防止地下泥漿注入管內(nèi)現(xiàn)象。如出現(xiàn)“回帶”現(xiàn)象，應先找出原因，確定對策，現(xiàn)場一般采用清管秘灌注清水等方法較多。如樁管理經(jīng)常進砂，進淤泥嚴重，則應反復實驗和摸索，從中選用合適樁頭或改進管尖開口。
    （4）施插砂井是地下隱蔽工程，砂井打設是符合設計要求，一般只有堆載預壓后從砂墊導排水量大小才能真實地了解到，排水效果好能加速軟基固結(jié)，土強度提高。如果在砂井打設后鉆控埋設監(jiān)測儀器，如地表沉九權(quán)，孔隙水壓力計或深層沉降儀等就可準確、形象觀測到軟基應力應變狀態(tài)。由于受條件所限，監(jiān)測難以實施時，砂井的質(zhì)量控制關(guān)鍵應是加強施工前材料檢查，施工過程的中間控制和最后驗收，防止漏打，短樁或打高不到位等情況發(fā)生。因此，每班都應派施工員，質(zhì)檢員進行仔細檢查、指導和監(jiān)督，掌握每個工序質(zhì)量，包括檢查砂袋質(zhì)量，是否有損壞、老化、污染；檢查灌裝的砂袋是否符合設計長度與灌砂飽滿率要求，是否有漏砂現(xiàn)象；施工中要進一步核定設計要求的施工區(qū)域及樁體位置，防止間距拉大或布置不均勻，同時應檢查樁機垂直度，以免砂井打設傾斜度過大。施工員要認真記錄每天施工情況，如每根樁的位置與進尺，注意控制好施插和撥管速度，防止對土層擾坳太大，撥管速度一般以8m/min為宜。如遇深層石塊樁管插不下去，應適當改變位置施插；如遇“回帶”現(xiàn)象，要研究決定是否需補打；如出現(xiàn)樁機滑輪鋼絲繩損耗及電氣安全事故。引起停工。施工記錄對軟基地下隱蔽工程尤為重要，否則質(zhì)量把關(guān)不嚴，出現(xiàn)質(zhì)量問題難以查找原因，造成失穩(wěn)事故或排水不暢，固結(jié)緩慢，帶來工后沉降偏大，延誤工期影響后續(xù)工程順利進行，甚至造成工程投產(chǎn)使用不正常。
    (4) 在過去一段時期，軟基工程加固中經(jīng)常發(fā)生一些嚴重的質(zhì)量事故，這與軟基施工管理不嚴，片面追求進度，夜間施工及施工隊伍技術(shù)素質(zhì)差，分包管理不好等有關(guān)，如某國道設計要求批設共8—12m深砂井，但實際大面積只打設了3—5m，多處滑坍后造成重大經(jīng)濟損失。又某工程設計要求打設塑料排水板，由于放松了現(xiàn)場質(zhì)量管理，分包單位又將任務承包給機組，機組工頭只顧自身利益，虛報工程量，反將成捆的塑料板掩埋在砂墊層下。還有某個工程要求打設砂井，施工員在現(xiàn)場時進度緩慢，待施工員離開后或到了夜間施工時，工程進度卻反而十分的快，原來機組蓄意打短砂井，弄虛作假，將砂袋下料為設計要求的1/3，灌砂快，砂井機只需輕輕在樁位處施插幾米深，就人工將砂井（裝滿砂的砂袋）丟入孔洞，留露樁頭。有時下斜符合長度要求或灌好的砂井也符合長度要求，待施工員檢查離開后，施插時將砂井再用刀斷，重新扎口打入地下。針對這些情況，現(xiàn)場可用手頭葫蘆現(xiàn)場撥拉砂井，防止偷工減料的打短樁行為，給工程質(zhì)量安全留下嚴重隱患。在這方面，教訓十分深刻，因此要求施工員與質(zhì)檢員一定要富有軟基施工經(jīng)驗，要樹立強烈的工作責任心，認真記錄，仔細觀察，一絲不茍，每一根砂井都應盡量做到旁站檢查監(jiān)督。盡量做到定機定人定崗時定職責，將每一根砂井的施工質(zhì)量都納入監(jiān)控中，只有做到這樣，才能嚴格控制好施工質(zhì)量，尤其是要針對有劣跡的承包單位或分包單位或包工頭加強質(zhì)量檢查。當然，素質(zhì)好的大、中型國有施工企業(yè)有良好的質(zhì)量管理制度和職業(yè)道德教育，在這里是可以信賴的，但當前軟基施工隊伍大多分散，規(guī)模小，管理跟不上，制定嚴格的質(zhì)量管理措施是有必要的。施工中要具體隊伍具體對待，既人信任又嚴格監(jiān)督，加強質(zhì)量管理，調(diào)動機組與施工人員積極性，采取有效的措施，使質(zhì)量控制與管理更規(guī)范更落實。